涌现振荡辅助蚂蚁合作搬运中的避障行为
生物物理
2021-07-21 v1
摘要
动物群体的集体运动受内部相互作用、外部约束和信息流入的影响。目前仍缺乏对这些不同因素如何导致不同集体运动模式的定量理解。此处，我们研究合作搬运大型食物的蚂蚁如何对阻挡其路径的障碍物作出反应。结合实验与机械耦合活性个体的统计物理模型，我们表明该约束诱导出一种确定性的集体振荡模式，有助于绕过障碍物。我们提供了由理论支撑的直接实验证据，表明该运动是一种涌现的群体效应，无需个体层面任何行为改变。我们将这些弛豫振荡归因于两种力的相互作用：知情蚂蚁将负载拉向巢穴，而未知情蚂蚁沿切向维持运动持续性。模型预测振荡出现于临界系统尺寸以上、群体可自发转入有序相、以及系统可展现完整旋转，均经实验验证。我们预期类似振荡模式会出现在环境结构于个体所持信息与群体凝聚倾向间施加冲突的集体运动场景中。
引用
@article{arxiv.2107.09508,
title = {Emergent oscillations assist obstacle negotiation during ant cooperative transport},
author = {Aviram Gelblum and Itai Pinkoviezky and Ehud Fonio and Nir S. Gov and Ofer Feinerman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.09508},
year = {2021}
}